(57)【要約】【課題】表面張力が高く、また、粒子径が大きなスペーサ粒子を含有し、分散安定性に劣るスペーサ粒子分散液を用いた場合であっても、インクジェット方式によって基板上の任意の位置に正確にスペーサ粒子を配置することができるスペーサ粒子配置装置を提供する。【解決手段】スペーサ粒子が媒体中に分散したスペーサ粒子分散液を、インクジェット方式により基板上に吐出するヘッド部と、前記スペーサ粒子分散液を貯蔵する貯蔵部から前記ヘッド部に前記スペーサ粒子分散液を供給する供給手段とを有するスペーサ粒子配置装置。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペーサ粒子が媒体中に分散したスペーサ粒子分散液を、インクジェット方式により基板上に吐出するヘッド部と、前記スペーサ粒子分散液を貯蔵する貯蔵部から前記ヘッド部に前記スペーサ粒子分散液を供給する供給手段とを有することを特徴とするスペーサ粒子配置装置。
【請求項２】
スペーサ粒子分散液は、粒径１〜２０μｍのスペーサ粒子が水系媒体に分散されているものであることを特徴とする請求項１記載のスペーサ粒子配置装置。
【請求項３】
ヘッド部内のスペーサ粒子分散液が供給される部分は、親水性材料からなることを特徴とする請求項１又は２記載のスペーサ粒子配置装置。
【請求項４】
ヘッド部のスペーサ粒子分散液の吐出面に撥水処理が施されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のスペーサ粒子配置装置。
【請求項５】
ヘッド部を冷却及び／又は加熱する温度制御手段が設けられていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のスペーサ粒子配置装置。
【請求項６】
供給手段は、貯蔵部内に貯蔵したスペーサ粒子分散液を攪拌する攪拌手段を有することを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載のスペーサ粒子配置装置。
【請求項７】
供給手段は、貯蔵部からヘッド部にスペーサ粒子分散液を供給する供給路と、前記ヘッド部から前記貯蔵部へ前記スペーサ粒子分散液を戻す循環路とを有することを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載のスペーサ粒子配置装置。
【請求項８】
供給手段は、ヘッド部の吐出面におけるスペーサ粒子分散液にかかる水頭圧を調整する水頭圧調整装置を有することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７記載のスペーサ粒子配置装置。
【請求項９】
水頭圧調整装置は、貯蔵部内の気体部分の圧力を調整する装置であることを特徴とする請求項８記載のスペーサ粒子配置装置。
【請求項１０】
供給手段は、脱気装置を有することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９記載のスペーサ粒子配置装置。
【請求項１１】
供給手段は、貯蔵部以外、及び、ヘッド部を洗浄する洗浄液を導入する液切替手段を有することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０記載のスペーサ粒子配置装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット方式によってスペーサ粒子を基板上の任意の位置に正確に配置することができるスペーサ粒子配置装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、液晶表示装置は、パソコン、携帯電子機器等に広く用いられている。
【０００３】
図１に液晶表示装置の一例を示す断面図を示した。図１に示されるように、一般に、液晶表示装置は、内側に透明電極３、配向膜８、カラーフィルタ４、ブラックマトリクス５等が配置され、外側に偏光板２が配置された２枚の透明基板１が、これらの周囲に配設されたシール材９を介して対向配置され、形成された空隙に液晶６が封入された構成となされている。また、透明基板１は、更に画素電極が配置された表示部となる画素領域と、画素電極の配置されない遮光領域とに分けられる。この液晶表示装置において、２枚の透明基板１の間隔を規制し、適正な液晶層の厚み（セルギャップ）を維持する目的で使用されているのがスペーサ粒子７である。
【０００４】
スペーサ粒子７を配置する方法としては、従来は、画素電極が形成された基板上にスペーサ粒子をランダムかつ均一に散布していた。しかし、この方法では、画素電極上、即ち、液晶表示装置の表示部にもスペーサ粒子が配置されてしまう。スペーサ粒子は、通常、合成樹脂やガラス等からなることから、画素電極上にスペーサが配置されると、偏光が乱されて偏光性を失ういわゆる消偏現象が生じて、スペーサ部分が光り漏れを起こしたり、スペーサ表面での液晶の配向が乱れて光抜けが起こりコントラストや色調が低下したりして表示品質が悪化することがあるという問題点があった。とりわけ、ＴＦＴ液晶表示装置においては、基板に圧力がかかった時にＴＦＴ素子を破損させてしまうという重大な問題点が発生することがあった。
【０００５】
これに対して、透明基板の表示部となる画素領域以外の部分、即ち、ブラックマトリックス等の遮光領域のみにスペーサ粒子を配置して、このような問題点を克服する試みがなされている。
【０００６】
このようなスペーサ粒子を配置する方法として、例えば、特許文献１に、スペーサ粒子分散液をインクジェットプリンタを用いて基板上に配置する方法が開示されている。このインクジェットプリンタを用いた方法は、基板上の任意の位置に任意のパターンでスペーサ粒子を配置することができるので極めて有効な方法であると考えられていた。
【０００７】
しかし、実際にインクジェットプリンタを用いてスペーサ粒子分散液を吐出しようとすると、様々な問題が生じていた。
【０００８】
即ち、スペーサ粒子分散液に分散させるスペーサ粒子は、通常１〜２０μｍ程度であるが、通常のインクジェットプリンタに用いられるインクに含有される顔料等はせいぜい１μｍ程度であり、このような大粒子が分散した分散液を吐出することは想定されていなかった。
【０００９】
しかも、通常の顔料等を分散させたインクでは、分散剤を用いて分散安定性を向上させていたが、分散剤が添加された分散液は、基板等に対する濡れ性が高いため基板上に吐出すると広がってしまい、微小な領域に選択的に吐出することができず、また、分散剤が水分を吸収するため乾燥工程に時間がかかったり、分散剤による配向膜汚染が発生して画質が悪化したりする等の理由により、スペーサ粒子分散液では分散剤を使用することができなかった。
【００１０】
このような極めて分散性の悪い大粒子が分散した分散液の従来のインクジェット装置で吐出しようとすると、目詰まりや吐出不良等が生じてしまい、正確な吐出が不可能であった。
【特許文献１】特開昭５７−５８１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記現状に鑑み、インクジェット方式によってスペーサ粒子を基板上の任意の位置に正確に配置することができるスペーサ粒子配置装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、スペーサ粒子が媒体中に分散したスペーサ粒子分散液を、インクジェット方式により基板上に吐出するヘッド部と、前記スペーサ粒子分散液を貯蔵する貯蔵部から前記ヘッド部に前記スペーサ粒子分散液を供給する供給手段とを有するスペーサ粒子配置装置である。
【００１３】
以下に本発明を詳述する。
【００１４】
本発明のスペーサ粒子配置装置では、スペーサ粒子が媒体中に分散したスペーサ粒子分散液を使用する。
【００１５】
上記スペーサ粒子としては特に限定されず、液晶表示素子に用いられている無機系材料又は有機系材料からなる従来公知のものが挙げられる。
【００１６】
上記スペーサ粒子の粒径の好ましい下限は１μｍ、好ましい上限は２０μｍである。１μｍ未満であると、対向する基板同士が接触して液晶表示素子のスペーサとして充分機能しないことがあり、２０μｍを超えると、スペーサ粒子を配置すべき基板上の遮光領域等からはみ出しやすくなり、また、対向する基板間の距離が大きくなって近年の液晶表示素子の小型化等の要請に充分に応えられなくなる。
【００１７】
上記スペーサ粒子を分散させる媒体としては特に限定されないが、イオン交換水、純水、地下水、水道水、工業用水等の水等の水系媒体が挙げられる。上記水系媒体は表面張力が大きく、このような水系媒体に上述したスペーサ粒子を分散させたスペーサ粒子分散液は、後述するように基板上に着弾した後の乾燥工程において、水系媒体の乾燥に伴ってスペーサ粒子が液滴の中央付近に移動しやすいものとなる。
【００１８】
また、その他に水に溶解可能な溶剤を併用してもよい。このような水に溶解可能な溶剤としては特に限定されず、例えば、エタノール、ｎ−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、１−ヘキサノール、１−メトキシ−２−プロパノール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール等のモノアルコール類；エチレングリコール、ジエチレングリコールリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール等のエチレングリコールの多量体；プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコールなどのプロピレングリコールの多量体；グリコール類のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノイソプロピルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等の低級モノアルキルエーテル類；ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジプロピルエーテル等の低級ジアルキルエーテル類；モノアセテート、ジアセテート等のアルキルエステル類、１，３−プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、３−ヘキセン−２，５−ジオール、１，５−ペンタンジオール、２，４−ペンタンジオール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、２，５−ヘキサンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等のジオール類、ジオール類のエーテル誘導体、ジオール類のアセテート誘導体、グリセリン、１，２，４−ブタントリオール、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，５−ペンタントリオール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール等の多価アルコール類又はそのエーテル誘導体、アセテート誘導体、ジメチルスルホキシド、チオジグリコール、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジン、スルフォラン、ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、α−テルピネオール、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ビス−β−ヒドロキシエチルスルフォン、ビス−β−ヒドロキシエチルウレア、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、アビエチノール、ジアセトンアルコール、尿素等が挙げられる。
【００１９】
上記水系媒体は、表面張力の好ましい下限が３０ｍＮ／ｍである。３０ｍＮ／ｍ未満であると、基板上に吐出して着弾した液滴の着弾径が大きくなり、スペーサが集まりにくくなることがある。より好ましい下限は３５ｍＮ／ｍである。
【００２０】
本発明のスペーサ粒子配置装置において、上記スペーサ粒子分散液には分散剤を併用しない。これにより、基板に対する濡れ性が悪くなって基板上に吐出した際に広がってしまうことがなく、また、基板上に吐出した後の乾燥が容易となる。
【００２１】
本発明のスペーサ粒子配置装置において、上記スペーサ粒子分散液は、基板上に着弾させた際の着弾径よりも、乾燥後のスペーサ粒子付着径が小さくなることが好ましい。
【００２２】
上記「基板上に着弾させた際の着弾径よりも、乾燥後のスペーサ粒子付着径が小さくなる」とは、インクジェット方式により吐出したスペーサ粒子分散液が、基板上に着弾した後その乾燥工程においてスペーサ粒子分散液中のスペーサ粒子が着弾液滴の中央付近に集まることを意味する。このようなスペーサ粒子分散液を用いることにより、例えば、スペーサ粒子を配置すべき基板上の遮光領域の幅が非常に微小であっても、インクジェット方式により吐出したスペーサ粒子分散液の液滴を乾燥させることで、スペーサ粒子を遮光領域内に配置することが容易となる。なお、本明細書においてスペーサ粒子分散液の着弾径とは、基板上に着弾したスペーサ粒子分散液の液滴の外径を意味し、スペーサ粒子付着径とは、スペーサ粒子分散液を乾燥させたときに基板上に残るスペーサ粒子の付着範囲の外径を意味する。スペーサ粒子分散液が水系で表面張力が高いと着弾径が小さくなるのでより好ましいことは前述した通りである。
【００２３】
本発明のスペーサ粒子配置装置は、上記スペーサ粒子分散液を、インクジェット方式により基板上に吐出するヘッド部を有する。
【００２４】
上記ヘッド部としては特に限定されず、その内部に上述したスペーサ粒子分散液が供給される共通インク室と圧力インク室とからなるインク室が形成され、該インク室に連通し、吐出面に吐出孔が開口した構造であることが好ましく、例えば、従来公知のインクジェットプリンタのインクを吐出するヘッド部と同様の構造を有するものが挙げられる。
【００２５】
図２にヘッド部の一例を示す模式的部分断面斜視図を示した。図２においては、吐出孔の位置においてヘッド部を切断した断面を示している。即ち、図２に示したヘッド部１０は、スペーサ粒子分散液が供給される共通インク室１１と圧力インク室１２とからなるインク室、ピエゾ素子２６を有し、吐出面１３に吐出孔１４が開口した構造をしている。更に、ヘッド部を取り囲むように後述する温度制御手段１５が備えられている。
【００２６】
上記吐出孔１４は、スペーサ粒子分散液中に含有されるスペーサ粒子の粒子径の７倍以上であることが好ましい。７倍未満であると、引き打ち法により吐出を行う場合に、吐出直前に引き込んだメニスカス近傍にスペーサ粒子があるとメニスカスが軸対称に引き込まれないため、引き込みの後の押し出しの際、液滴は直進せず曲がってしまい、吐出精度が低下することがある。ただし、不必要に吐出径を大きくすると、吐出される液滴が大きくなり着弾径も大きくなるのでスペーサ粒子分散液を配置する精度が粗くなってしまうことがある。
【００２７】
上記ヘッド部には、吐出孔が、複数個、一定の配置方式（ヘッド部の移動方向に対して直交する方向に等間隔で複数個（例えば６４個や１２８個等）設けられている。これらが２列等複数列設けられている場合もある）で配置されている。吐出孔の間隔は、ピエゾ素子等の構造や吐出孔の径等の制約を受ける。従って、スペーサ粒子分散液を上記の吐出孔が配置されている間隔以外の間隔で基板に吐出する場合には、その吐出間隔それぞれにヘッド部を準備するのは難しいので、ヘッド部の間隔より小さい場合は、通常はヘッド部のスキャン方向に直角に配置されているヘッド部を（基板と平行を保ったまま基板と平行な面内で）傾けて（回転させ）吐出し、ヘッド部の間隔より大きい場合は、全ての吐出孔で吐出するのではなく一定の吐出孔のみで吐出したり、加えてヘッド部を傾けたりして吐出する。また、生産性を上げる等のために、このようなヘッド部を複数個取り付けることも可能であるが、取り付ける数を増やすと制御の点で複雑になるので注意を要する。
【００２８】
上記ヘッド部を構成する材料としては特に限定されないが、少なくとも、上記インク室の圧力インク室（図２における１２）及び共通インク室（図２における１１）等のスペーサ粒子分散液が供給される部分が親水性材料からなることが好ましい。上述したように、本発明のスペーサ粒子配置装置において使用するスペーサ粒子分散液は、表面張力の高い水系媒体にスペーサ粒子を分散させたものが好適に用いられるが、このような表面張力が高い媒体を用いてなるスペーサ粒子分散液は、公知のヘッド部を構成する材料に対する濡れ性が悪いため、ヘッド部に供給された際その内部への充填性が悪くなり、気泡がヘッド部内に残留して吐出性が低下したり、スペーサ粒子分散液未吐出の吐出孔が生じたりすることがある。
【００２９】
本発明のスペーサ粒子配置装置において、上記ヘッド部内の親水性材料からなる部分（スペーサ粒子分散液が供給される部分）と、上記スペーサ粒子分散液との接触角が１０°以下であることが好ましい。接触角が１０°を超えると、上記スペーサ粒子分散液のヘッド部内への充填性が劣ることとなり、気泡がヘッド部内に残留して吐出性が低下したり、スペーサ粒子分散液未吐出の吐出孔が生じたりすることがある。より好ましくは５°以下である。
【００３０】
このような親水性材料としては特に限定されず、例えば、親水性有機材料や、ガラス、セラミック、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の親水性無機材料等が挙げられる。なかでも、耐久性の面から親水性無機材料が好適に使用される。
【００３１】
また、上記ヘッド部は、スペーサ粒子分散液の吐出面（図２における１３）に撥水処理が施されていることが好ましい。上記ヘッド部の吐出面の親水性が中途半端であると、吐出孔周りにおけるスペーサ粒子分散液による濡れが不均一となって片側濡れが起こる等して、吐出孔から吐出されたスペーサ粒子分散液の吐出方向が曲がり、所望の位置にスペーサ粒子分散液の液滴を着弾させることができなくなることがあり、一方、上記ヘッド部の吐出面の親水性を高くすると、吐出面にスペーサ粒子分散液の液溜まりができ吐出面でスペーサ粒子の凝集が発生してしまうことがある。撥水加工された吐出面とスペーサ粒子分散液との接触角は１０°以上であることが好ましい。
【００３２】
なお、上記撥水処理としては特に限定されず、フッ素化合物を塗布したり蒸着したりする等の従来公知の方法を用いることができる。
【００３３】
更に、上記ヘッド部は、該ヘッド部を冷却及び／又は加熱する温度制御手段（図２における１５）が設けられていることが好ましい。ヘッド部に温度制御手段を設けることにより上記スペーサ粒子分散液の粘度の好ましい範囲を吐出に適当な範囲（通常０．５〜１５ｍＰａ・ｓ）に調整することができる。
【００３４】
上記スペーサ粒子分散液は、使用する媒体の種類によっては、粘度が低すぎてヘッド部から吐出することができないことがある。このような場合に、上記温度制御手段によりヘッド部を冷却することで、上記低粘度のスペーサ粒子分散液の粘度をヘッド部から吐出可能な程度に増粘させることができる。なお、後で詳述するが、この場合、ヘッド部への結露を防止するとともに、基板上に着弾後の乾燥速度が速すぎることによるスペーサ粒子の寄り集まり性の低下を防止するために、処理時の雰囲気の温度及び湿度を適正値制御することが好ましい。
【００３５】
また、上記スペーサ粒子分散液の粘度を高くすることでスペーサ粒子の沈降を防止することができるが、粘度の高いスペーサ粒子分散液は、ヘッド部から吐出させることができないことがある。このような場合に、上記温度制御手段によりヘッド部を加熱することで、ヘッド部から吐出する際のスペーサ粒子の粘度を低くすることができ、吐出不良が発生することがなくなる。
【００３６】
上記温度制御手段としては、上記ヘッド部を冷却及び／又は加熱することができるものであれば特に限定されず、例えば、ヒーター、ペルチェ素子、冷却水、クーラー等従来公知の装置を用いることができる。
【００３７】
本発明のスペーサ粒子配置装置は、上記スペーサ粒子分散液を貯蔵する貯蔵部から上記ヘッド部に上記スペーサ粒子分散液を供給する供給手段を有する。
【００３８】
図３は、本発明のスペーサ粒子配置装置を説明する模式図である。
【００３９】
図３に示す本発明のスペーサ粒子配置装置１６は、上記スペーサ粒子分散液を貯蔵する貯蔵部１８からヘッド部１７にスペーサ粒子分散液を供給する供給手段を有しており、貯蔵部１８からヘッド部１７へ供給されたスペーサ粒子分散液は、インクジェット方式によりステージ１１２上に載置した基板（図示せず）に吐出され、ステージ１１２は、図中矢印で示したようにヘッド部１７の吐出面と平行な方向に自由に移動させることができ、ステージ１１２上に載置した基板の任意の位置にスペーサ粒子分散液を吐出できるようになっている。また、ヘッド部１７は、図４に示したような構造になっていてもよい。
【００４０】
上記供給手段の貯蔵部１８は、上述のヘッド部１７に供給するスペーサ粒子分散液を貯蔵するための容器であり、その内部に貯蔵したスペーサ粒子分散液を攪拌する攪拌手段（図示せず）を有することが好ましい。
【００４１】
上述したように、本発明のスペーサ粒子配置装置ではスペーサ粒子分散液は、粒径の大きなスペーサ粒子が水系媒体に分散していることが好ましいが、このような粒径の大きなスペーサ粒子が分散されたスペーサ粒子分散液は、貯蔵部１８に貯蔵中にスペーサ粒子の凝集や沈降が発生することがある。スペーサ粒子分散液に分散剤を含有させることで、このようなスペーサ粒子の凝集、沈降を防止することはできるが、上述したように、分散剤を含有したスペーサ粒子分散液は、基板上に着弾した後の乾燥工程において、媒体の乾燥に伴ってスペーサ粒子が液滴の中央付近に移動するという効果が得られなくなったり、乾燥に長時間を要したり、配向膜や液晶の汚染の原因となることがある。
【００４２】
これに対し、貯蔵部１８内に貯蔵したスペーサ粒子分散液を攪拌する攪拌手段を有すると、該攪拌手段によりスペーサ粒子分散液は、貯蔵部１８内で攪拌されて上記スペーサ粒子が均一に分散した状態が保たれ、また、スペーサ粒子分散液の基板上に着弾した後の乾燥工程において、媒体の乾燥に伴ってスペーサ粒子が液滴の中央付近に移動するという効果を損なうこともなく、乾燥時間を短時間とすることができ、更に、配向膜や液晶の汚染もなく、スペーサ粒子の散布密度のばらつきも少なくなる。
【００４３】
上記攪拌手段としては、貯蔵部１８内に貯蔵されたスペーサ粒子分散液を攪拌することができるものであれば特に限定されず、例えば、貯蔵部１８内に攪拌翼や攪拌片等を設置して直接スペーサ粒子分散液を攪拌する手段や、貯蔵部１８を振動させる手段、及び、貯蔵部１８内に貯蔵されたスペーサ粒子分散液に超音波を照射する手段等任意の方法が挙げられる。
【００４４】
また、図３に示したように、上記供給手段は、貯蔵部１８からヘッド部１７にスペーサ粒子分散液を供給する供給路１９と、ヘッド部１７から貯蔵部１８へ上記スペーサ粒子分散液を戻す循環路２０とを有することが好ましい。このように貯蔵部１８とヘッド部１７とを供給路１９及び循環路２０で連絡することで、上記スペーサ粒子分散液を循環させることができ、スペーサ粒子分散液中でのスペーサ粒子の凝集、沈降を防止することができる。
【００４５】
上記スペーサ粒子分散液を循環させる方法としては、例えば、ヘッド部の吐出面でのスペーサ粒子分散液のメニスカスに対する圧力変動をコントロールしながら連続的に循環させる方法や、スペーサ粒子分散液を吐出しない間（休止時間）のみ循環させる方法等が挙げられる。
【００４６】
供給路１９及び循環路２０は、その内部にスペーサ粒子分散液を流通させることができる管状部材であれば特に限定されないが、後述するように、ヘッド部１７は自由に移動できることが好ましいことから、その内部が閉塞することなくある程度自由に変形することができる柔軟な材料からなることが好ましい。このような柔軟な管状部材としては、従来塩化ビニル系材料、シリコーン系材料からなるものが知られているが、これらの材料は、内壁面にスペーサ粒子が凝集、固着することがあるため、本発明のスペーサ粒子分散装置における供給路１９及び循環路２０は、内壁面にスペーサ粒子が凝集、固着し難い材料、例えば、ポリフッ化エチレン系樹脂等の低エネルギー材料からなるか、又は、低エネルギー材料によりコーティングされていることが好ましい。
【００４７】
また、図３に示したように、供給路１９には、スペーサ粒子分散液中の異物を除去するためのフィルター１１０が設けられていることが好ましい。このようなフィルター１１０としては、スペーサ粒子分散液中の異物のみを捕集し、スペーサ粒子を捕らえることのないものであれば特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。なお、このような用に供されるフィルターとしては、従来ＳＵＳ製のフィルターが知られているが、ＳＵＳ製のフィルターは、スペーサ粒子が吸着して凝集が発生するおそれがあるため、例えば、ポリフッ化エチレン系繊維等からなるフィルターであることが好ましい。
【００４８】
また、本発明のスペーサ粒子配置装置１６において、上記供給手段は、ヘッド部１７の吐出面におけるスペーサ粒子分散液にかかる水頭圧を調整する水頭圧調整装置２１を有することが好ましい。
【００４９】
ヘッド部１７の吐出面におけるスペーサ粒子分散液にかかる水頭圧を調整することは、上記吐出面からの液ダレを防止するとともに、吐出安定性を向上させるために重要であり、本発明のスペーサ粒子配置装置１６では、上記水頭圧制御装置は、密封された貯蔵部１８内の気体部分の圧力を調整する装置であることが好ましい。
【００５０】
従来のインクジェット装置において、ヘッド部の吐出面におけるインクの水頭圧を制御は、インクを貯蔵する開放状態の容器をヘッド部に対して所定の高さとなるように固定し、インクの液面の高さを調整することで行われていたが、この方法では液面の高さの管理が必要であり、また、貯蔵部の配置位置が限られて装置の設計の自由度がほとんどないものであった。これに対して、密封された貯蔵部１８の気体部分の圧力を調整する水頭圧制御装置２１は、貯蔵部１８の気体部分の圧力を調整することで、貯蔵部１８内に貯蔵されたスペーサ粒子分散液にかかる圧力を調整することかでき、その結果、貯蔵部１８と連通したヘッド部１７の吐出面におけるスペーサ粒子分散液の水頭圧を調整することができ、貯蔵部１８のスペーサ粒子分散液の液面の高さを管理する必要はなく、また、貯蔵部１８の配置位置が限定されることもないため、装置の設計の自由度が高くなる。
【００５１】
上記水頭圧制御装置２１としては特に限定されず、例えば、貯蔵部１８に連結した真空ポンプや、貯蔵部１８に連結された環状の配管内に空気を流通させて空気の巻き込み作用を利用して貯蔵部１８の気体部分を減圧し、逆に、上記環状の配管から空気を貯蔵部１８の気体部分に送り込んで加圧する装置等従来公知の装置が挙げられる。なかでも、微小な圧力の制御が安定して可能な環状の配管内に流通させた空気を用いた装置が好ましい。
【００５２】
本発明のスペーサ粒子配置装置において、上述したようにヘッド部には、温度制御手段が設けられていることが好ましいが、この場合、上記供給手段からヘッド部のインク室内に供給されたスペーサ粒子分散液が温度変化等により過飽和となって気体が発生することがある。そうすると、スペーサ粒子分散液の吐出面での吐出安定性が劣ることとなる。そのため、本発明のスペーサ粒子配置装置では、図３に示したように、スペーサ粒子分散液がヘッド部１７に供給される前に供給路１９に脱気装置１１１を設け、この脱気装置１１１によりスペーサ粒子分散液中の気体を脱気することが好ましい。これにより、ヘッド部１７での温度変化等によってスペーサ粒子分散液が過飽和となり気体が発生することを防止することができ、ヘッド部１７の吐出面での吐出安定性が優れたものとなる。
【００５３】
脱気装置１１１としては、供給管１９内を流通するスペーサ粒子分散液を脱気することができる装置であれば特に限定されず、従来公知の真空ポンプ等が挙げられる。
【００５４】
更に、上記供給手段は、貯蔵部以外、及び、ヘッド部を洗浄する洗浄液を導入する液切替手段を有することが好ましい。上記液切替手段としては特に限定されないが、例えば、図３に示したように、供給路１９に設けられた液切替弁２４等が好適である。液切替弁２４は、上記洗浄液を貯蔵した洗浄タンク２２とつながっており、液切替弁２４を切り換えることで、洗浄タンク２２内の洗浄液を上記供給手段へ導入することができ、貯蔵部１８以外、及び、ヘッド部１７を容易に洗浄することができる。
【００５５】
上記洗浄液としては、ヘッド部１７のインク室内への充填性が高く、安価で上記スペーサ粒子分散液と相溶する溶剤であることが好ましい。ヘッド部１７等の洗浄後、液切替弁２４を切り換えてスペーサ粒子分散液を供給路１９内に流通させた際に気泡が混入することを容易に防止することができる。
【００５６】
このような洗浄液としては特に限定されず、例えば、上述したスペーサ粒子を分散させる媒体としての水に溶解可能な溶剤が挙げられ、なかでも、表面張力の低いエタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール等のモノアルコール類や、スペーサ粒子分散液に用いるものと同じ水系媒体が好適に用いられる。
【００５７】
更に、本発明のスペーサ粒子配置装置１６において、循環路２０には廃液タンク２３に連絡している廃液切替弁２５が設けられていることが好ましい。このような廃液切替弁２５を設けることで、貯蔵部１８とヘッド部１７とを循環させて使用するスペーサ粒子分散液を廃液として供給手段から除去する際に、廃液切替弁２５を開閉することで容易に上記供給手段からスペーサ粒子分散液を除去することができる。また、上記洗浄液を上記供給手段からの除去も容易となる。
【００５８】
本発明のスペーサ粒子配置装置は、基板上にスペーサ粒子分散液を吐出しないときは、図３に示したように、ヘッド部１７が待機ステージ１１３上に移動できるようになっていることが好ましい。このようにヘッド部１７が移動可能であると、ヘッド部１７の吐出孔から吐出される液滴の状態を確認や、上記洗浄液による供給手段及びヘッド部１７の洗浄を、ステージ１１２やその上に載置した基板を汚染することなく行うことができる。
【００５９】
また、吐出面をキャップイング１１４を用いてキャップすると、吐出面でのスペーサ粒子分散液の乾燥を防止することができる。
【００６０】
本発明のスペーサ粒子配置装置を使用する際において、例えば、上述したように、スペーサ粒子分散液の粘度を高くする目的等でヘッド部を冷却した場合、スペーサ粒子配置装置の雰囲気とヘッド部との温度差があるとヘッド部に結露が発生したり、また、基板が常温であると、基板上に着弾したスペーサ粒子分散液の液滴の乾燥速度が速くなりすぎ、水系媒体を用いたスペーサ粒子分散液を用いた場合であっても、基板上に着弾した後の乾燥工程において、水系媒体の乾燥に伴ってスペーサ粒子が液滴の中央付近に移動する効果を得ることができないことがある。そのため、本発明のスペーサ粒子配置装置を使用する環境を、インクジェット方式により基板上にスペーサ粒子分散液を吐出する際の雰囲気をヘッド部の温度とし、その温度での湿度の下限が８０ＲＨ％、上限が９０ＲＨ％程度にすることが好ましい。
【００６１】
このような構成の本発明のスペーサ粒子配置装置において、インクジェット方式によりヘッド部からスペーサ粒子分散液を吐出させる方法としては特に限定されないが、従来公知のドロップオンデマンド方式を用いることができ、なかでも、ピエゾ方式が好適である。
【００６２】
また、スペーサ粒子分散液が基板上に着弾してから、分散液中の媒体（溶剤、溶媒）を乾燥させる方法としては、基板がおかれたステージを加熱したり、熱風を吹き付けたり、遠赤外線等種々の方法で、基板を加熱したり、減圧乾燥することが挙げられ、特に限定されないが、スペーサ粒子を乾燥過程で着弾液滴の中央付近に寄せ集めるために、媒体の沸点、乾燥温度、乾燥時間、媒体の表面張力、媒体の配向膜に対する接触角、スペーサ粒子の濃度等を適当な条件に設定することが好ましい。この中では、基板に熱を加えず乾燥させる方法として減圧乾燥は、基板や、基板上の配向膜、スペーサ粒子にダメージを与えない点で好ましい。
【００６３】
上記乾燥させる方法の具体的な手段としては、図３に示すステージ１１２に基板加熱用の装置を取り付けたり、ステージ１１２に熱風を吹き付ける装置を設置する方法、遠赤外線等の熱線を照射する装置を設置する方法、また、熱風や、遠赤外線等により乾燥させる乾燥装置を別途設置する方法があげられる。また、減圧乾燥させる場合は、スペーサを吐出した基板を減圧装置に入れて乾燥させる、或いはスペーサ粒子配置装置１６自体を減圧乾燥機中に設置しても良い。これによって基板上に吐出された乾燥スペーサ粒子分散液の乾燥速度を調整することができる。減圧装置としては、基板をいれる減圧室に、その減圧室に比べ容量の大きい（あらかじめ減圧された）減圧タンクが、接続されているものが、急速減圧することが容易に可能なので好ましい。
【発明の効果】
【００６４】
本発明のスペーサ粒子配置装置によれば、インクジェット方式によってスペーサ粒子を基板上の任意の位置に正確に配置することができるスペーサ粒子配置装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６５】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００６６】
（実施例１）
スペーサ粒子配置装置のヘッド部として、口径３８μｍの吐出孔を有し、内部のスペーサ粒子分散液が供給される部分がセラミックガラスからなり、その吐出面に撥水処理が施されており、貯蔵部内には、貯蔵したスペーサ粒子分散液を攪拌する攪拌手段（スターラ：貯蔵部内にスターラバーを置き、該スターラバーで攪拌する手段）を設けた図２に示した構造のピエゾ方式のスペーサ粒子配置装置を作製した。
【００６７】
作製したスペーサ粒子配置装置の貯蔵部に平均粒径５μｍのスチレン系樹脂からなるスペーサ粒子を、ＩＰＡ／水／ＥＧが１０／２０／７０（重量部）で配合された媒体に分散させたスペーサ粒子分散液を貯蔵した。
【００６８】
このようなスペーサ粒子配置装置からスペーサ粒子分散液を温度２５℃、湿度６０ＲＨ％の条件で基板上へ吐出した。
【００６９】
なお、基板としては、表面にＩＴＯ透明電極を備えたカラーフィルタガラス板上に、スピンコート法によってポリイミド中間体（東レ社製、「ＬＰ−６４」）を均一に塗布し、１５０℃で乾燥した後に２８０℃で９０分間焼成して硬化させた配向膜を形成したものを用いた。
【００７０】
また、カラーフィルタ基板には、カラーフィルタの画素間に幅が２０μｍのブラックマトリクスが形成されているので、スペーサ粒子をインクジェット装置にてこのブラックマトリクス上に１５０μｍ間隔で配置することとした。また、スペーサ粒子の散布密度は１００個／ｍｍ2となるように調整して配置するようにした。
【００７１】
吐出する際には、ステージに取り付けたヒータによってステージを４０℃に加熱し、ステージ上で基板に吐出されたスペーサ粒子分散液を乾燥させた。その後、基板を１５０℃に加熱されたホットプレート上に速やかに移してスペーサを基板に固着させた。
【００７２】
（実施例２）
スペーサ粒子配置装置のヘッド部として、口径３８μｍの吐出孔を有し、内部のスペーサ粒子分散液が供給される部分がセラミックガラスからなり、その吐出面に撥水処理が施されており、貯蔵部内には、貯蔵したスペーサ粒子分散液を攪拌する攪拌手段（スターラ：貯蔵部内にスターラバーを置き、該スターラバーで攪拌する手段）を設けた図２に示した構造のピエゾ方式のスペーサ粒子配置装置を作製した。
【００７３】
作製したスペーサ粒子配置装置の貯蔵部に平均粒径５μｍのスチレン系樹脂からなるスペーサ粒子を、ＩＰＡ／水／ＥＧが１０／２０／７０（重量部）で配合された媒体に分散させたスペーサ粒子分散液を貯蔵した。
【００７４】
このようなスペーサ粒子配置装置からスペーサ粒子分散液を温度２５℃、湿度６０ＲＨ％の条件で基板上へ吐出した。
【００７５】
なお、基板としては、表面にＩＴＯ透明電極を備えたカラーフィルタガラス板上に、スピンコート法によってポリイミド中間体（東レ社製、「ＬＰ−６４」）を均一に塗布し、１５０℃で乾燥した後に２３０℃で９０分間焼成して硬化させた配向膜を形成したものを用いた。
【００７６】
また、カラーフィルタ基板には、カラーフィルタの画素間に幅が２０μｍのブラックマトリクスが形成されているので、スペーサ粒子をインクジェット装置にてこのブラックマトリクス上に１５０μｍ間隔で配置することとした。また、スペーサ粒子の散布密度は１００個／ｍｍ2となるように調整して配置するようにした。
【００７７】
その後、スペーサ粒子分散液が吐出された基板を、急速減圧乾燥機に移し、３０ｍｍＨｇで室温で基板に吐出されたスペーサ粒子分散液を減圧乾燥させた。その後、スペーサ粒子分散液が乾燥された基板を、１５０℃に加熱されたホットプレート上に速やかに移して充分にスペーサを基板に固着させた。
【００７８】
（評価）
スペーサ粒子分散液の分散性、及び、スペーサ粒子の配置性を下記の指標に基づいて評価した。
【００７９】
（スペーサ粒子分散液の分散性の評価）
スペーサ粒子分散液を目開き１０μｍのステンレス製フィルターで濾過したときの目詰まり、及び、沈降したスペーサ粒子の再分散を目視により観察した。
【００８０】
（スペーサ粒子の配置性の評価）
基板上にスペーサ粒子を配置した後、配置状況を顕微鏡で観察した。
【００８１】
その結果、フィルターにはほとんど目詰まりがなく、スペーサ粒子分散液はスムーズに通過したことから、スペーサ粒子分散液中でスペーサ粒子の凝集等は発生していなかった。また、ブラックマトリックス上にスペーサ粒子は等間隔に配置されており、ブラックマトリックス上からはみ出したスペーサ粒子の個数は、全体のスペーサ粒子の５％より少なかった。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明によれば、インクジェット方式によってスペーサ粒子を基板上の任意の位置に正確に配置することができるスペーサ粒子配置装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】液晶表示装置の一例を示す断面図である。
【図２】ヘッド部の一例を示す模式的部分断面斜視図である。
【図３】本発明のスペーサ粒子配置装置を説明する模式図である。
【図４】本発明のスペーサ粒子配置装置におけるヘッド部周辺の別の態様を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８４】
１、３  透明基板
２  変更板
４  カラーフィルタ
５  ブラックマトリックス
６  液晶
７  スペーサ粒子
８  配向膜
９  シール材
１０  ヘッド部
１１  共通インク室
１２  圧力インク室
１３  吐出面
１４  吐出孔
１５  温度制御手段
１６  スペーサ粒子配置装置
１７  ヘッド部
１８  貯蔵部
１９  供給路
２０  循環路
２１  水頭圧制御装置
２２  洗浄タンク
２３  廃液タンク
２４  液切替弁
２５  廃液切替弁
２６  ピエゾ素子
１１０  フィルター
１１１  脱気装置
１１２  ステージ
１１３  待機ステージ
１１４  キャップイング
【図１】
2006047991.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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